第二篇第二篇 地球化学数据处理地球化学数据处理第四章第四章地球化学数据分析地球化学数据分析n第一节第一节 地球化学数据的误差分析地球化学数据的误差分析一、误差的来源一、误差的来源 1 1取样产生误差取样产生误差 取样产生的误差是影响地球化学数据质量的最重要的也是最不易被发取样产生的误差是影响地球化学数据质量的最重要的也是最不易被发现的误差。产生这种误差的途径可能有：现的误差。产生这种误差的途径可能有：1 1）错误地将同一空间产出的不同单元作为同一单元。）错误地将同一空间产出的不同单元作为同一单元。2 2）没有正确确定不同空间的岩石是同一系列的同一单元还是不同系列的）没有正确确定不同空间的岩石是同一系列的同一单元还是不同系列的不同单元。不同单元。3 3）不能准确区分蚀变与原岩的界线。）不能准确区分蚀变与原岩的界线。4 4）判别风化岩石和新鲜岩石的界线不准确。）判别风化岩石和新鲜岩石的界线不准确。5 5）没有查明污染层的广度与深度。）没有查明污染层的广度与深度。6 6）土壤剖面分层不准确。）土壤剖面分层不准确。7 7）采集水样的时间或季节不当。）采集水样的时间或季节不当。8 8）对矿化与非矿石岩石的区分不当。）对矿化与非矿石岩石的区分不当。9 9）未能消除因断层等构造对原岩中元素活化迁移的影响。）未能消除因断层等构造对原岩中元素活化迁移的影响。1010）取样工具、器具及取样方法不当。）取样工具、器具及取样方法不当。一、误差的来源一、误差的来源n2制备样品产生误差制备样品产生误差 1 1）没有将整个样品全部粉碎过筛，而仅粉碎了其易）没有将整个样品全部粉碎过筛，而仅粉碎了其易碎部分，难碎部分弃掉而造成粉碎的样品不代表整个碎部分，难碎部分弃掉而造成粉碎的样品不代表整个样品。样品。 2 2）样品分选不彻底。）样品分选不彻底。 3 3）筛网的原料不当，如不少样品不能用铜网或铁网）筛网的原料不当，如不少样品不能用铜网或铁网筛。筛。 4 4）碎样工具和筛具清理不净，造成样品污染。）碎样工具和筛具清理不净，造成样品污染。 5 5）样品缩分方法不当，未按缩分样品程序进行缩分）样品缩分方法不当，未按缩分样品程序进行缩分而随意分取一部分样品。而随意分取一部分样品。n3分析测试产生误差分析测试产生误差 1 1）分析方法本身的原因，即分析的精度和灵敏度；）分析方法本身的原因，即分析的精度和灵敏度； 2 2）分析测试人员因操作的原因而产生误差；）分析测试人员因操作的原因而产生误差； 3 3）所用器具清洗不净产生误差；）所用器具清洗不净产生误差； 4 4）仪器设备的精密度和分析结果的再现性达不到有）仪器设备的精密度和分析结果的再现性达不到有 关要求而产生误差；关要求而产生误差； 5 5）化学试剂达不到分析要求或试剂选取不当产生误）化学试剂达不到分析要求或试剂选取不当产生误差；差； 6 6）标准达不到要求产生误差；）标准达不到要求产生误差； 7 7）分析测试环境产生误差。）分析测试环境产生误差。一、误差的来源一、误差的来源分析误差产生的原因及其减免方法分析误差产生的原因及其减免方法一、 系统误差1特点：影响准确度，不影响精密度影响准确度，不影响精密度 （1 1）对对分分析析结结果果的的影影响响比比较较恒恒定定，可可以以测测定定和校正和校正 （2 2）在同一条件下，重复测定，重复出现在同一条件下，重复测定，重复出现 （3 3）影响准确度，不影响精密度）影响准确度，不影响精密度 （4 4）可以消除）可以消除2产生的原因： （1）方法误差选择的方法不够完善例例：重重量量分分析析中中沉沉淀淀的的溶溶解解损损失失，滴滴定定分分析析中中指指示剂选择不当示剂选择不当 （2）试剂误差所用试剂有杂质例例：去离子水不合格；试剂纯度不够去离子水不合格；试剂纯度不够（3 3）仪器误差）仪器误差仪器本身的缺陷仪器本身的缺陷 例例：天天平平两两臂臂不不等等，砝砝码码未未校校正正；滴滴定定管管，容容量量瓶未校正瓶未校正（4 4）主观误差）主观误差操作人员主观因素造成操作人员主观因素造成例：对指示剂颜色辨别偏深或偏浅；例：对指示剂颜色辨别偏深或偏浅； 滴定管读滴定管读数不准数不准 二、二、 随机误差随机误差( (偶然误差偶然误差) )1 1 1 1特点特点特点特点: : : : （1 1）不恒定不恒定, ,无法校正；无法校正；（2 2）服从正态分布服从正态分布规律规律：大小相近的正误差和大小相近的正误差和 负误差出现的几率机等负误差出现的几率机等; ;小误差出现的频率较高，而大误差出现的频率较低，小误差出现的频率较高，而大误差出现的频率较低，很大误差出现的几率近于零。很大误差出现的几率近于零。2 2 2 2产生的原因产生的原因产生的原因产生的原因: :（1 1）偶然因素偶然因素( (室温，气压的微小变化室温，气压的微小变化) )；（2 2）个人辩别能力个人辩别能力( (滴定管读数滴定管读数) ) 注意注意注意注意： 过失误差属于不应有的过失。过失误差属于不应有的过失。过失误差属于不应有的过失。过失误差属于不应有的过失。三、误差的减免三、误差的减免（一）（一）（一）（一） 系统误差的减免系统误差的减免系统误差的减免系统误差的减免 1.1.1.1.方法误差方法误差方法误差方法误差采用标准方法作对照试验 2.2.2.2.仪器误差仪器误差仪器误差仪器误差校准仪器 3.3.3.3.试剂误差试剂误差试剂误差试剂误差作空白试验（二）（二）（二）（二） 随机误差的减免随机误差的减免随机误差的减免随机误差的减免 增加平行 测定的次数， 取其平均值, 可以减少随 机误差。 正态分布曲线正态分布曲线n二、误差的消除二、误差的消除 1 1 内检内检 2 2 外检外检 3 3 双样品分析双样品分析第二节第二节地球化学数据的预处理地球化学数据的预处理n一、基本概念一、基本概念 1总体、个体、样本 总体总体是指我们要研究的对象的全体； 个体个体（或叫样品）是指总体中的一个单位； 样本样本（或叫子样）是指总体中取出的一部分个体。 样本所包含的个体数目。叫做样本的大小（或 叫样本容量样本容量）。一、基本概念一、基本概念n2均值 （1）算术平均值 （2）加权平均值 （3）几何平均值一、基本概念一、基本概念n3极值与方差 （1）数据的极小值与极大值 极小值 A min x1，x2，xn 极大值 B maxx1，x2，xn （2）方差、标准差n4变异系数一、基本概念一、基本概念n其它：真值、平均值、中位数n准确度和精密度 准确度：表示分析结果与真实值接近的程度。 精密度：表示各次分析结果相互接近的程度。 常用重复性和再现性表示不同情况下 的精密度。 误差和偏差 误差：测定结果与真实值之间的差值。 偏差：测定结果与平均结果之间的差值。准确度和精密度分析结果的衡量指标。一 、误差和准确度 准确度的高低用误差的大小来衡量； 误差一般用绝对误差和相对误差来表示。二 、偏差和精密度 精密度的高低用偏差来衡量， 一、基本概念一、基本概念n总体平均值：测定次数无限增多时，所得平均值即为总体平均值：n总体标准偏差：测量次数为无限多次时，各测量值对总体平均值的偏离，用表示。n样本标准偏差s二、数据的统计分组、列表与作图二、数据的统计分组、列表与作图n 对观察数据分组、列表与作图使我们对数值和频率分布、数值集中位置和离散程度等性质有了一个直观了解。 三、数据的初步统计分析三、数据的初步统计分析1正态分布及置信度正态分布及置信度 正态分布正态分布就是通常所谓的高斯分布，是无限次就是通常所谓的高斯分布，是无限次测量数据的分布规律测量数据的分布规律 。 置信度置信度通常用通常用p p表示，它表示在某一表示，它表示在某一t t值时，测值时，测定值落在（定值落在（tsts）范围内的概率。）范围内的概率。 n例如：例如：t t0.050.05，1010 置信度置信度9595自由度自由度1010时时t t值值 t t0.010.01，5 5 置信度置信度9999自由度自由度5 5时时t t值值 置信度越高，置信区间就越大，在统计学中，置信度越高，置信区间就越大，在统计学中，一般将置信度定在一般将置信度定在9595或或9090。 S: 标准偏差n: 测定次数n=6置信度置信度置信度置信度真值真值真值真值在置信区间出在置信区间出在置信区间出在置信区间出现的几率现的几率现的几率现的几率 置信区间置信区间置信区间置信区间以以以以平均值为中心，平均值为中心，平均值为中心，平均值为中心，真值出现的范真值出现的范真值出现的范真值出现的范围围围围 几种样本的置信区间2. 显著性检验显著性检验可疑数据的取舍可疑数据的取舍 过失误差的判断过失误差的判断1 1） Q Q 检验法检验法步骤步骤:（1） 数据从小至大排列x1，x2 ， ，xn（2） 求极差xnx1（3） 确定检验端：比较可疑数据与相邻数据之差xnxn-1 与 x2 x1 ，先检验差值大的一端（4） 计算：三、数据的初步统计分析三、数据的初步统计分析（5） 根据测定次数和要求的置信度（如90%）查表： 表表2-2 2-2 不同置信度下，舍弃可疑数据的不同置信度下，舍弃可疑数据的Q Q值表值表 测定次数 Q Q0.90 Q Q0. 95 3 0.94 0.98 4 0.76 0.85 5 0.64 0.73 6 0.56 0.69 7 0.51 0.59 8 0.47 0.54 9 0.44 0.51 10 0.41 0.48（6） 将Q计与Q表（如Q 0.90）相比，Q计Q表舍弃该数据, （过失误差造成）若Q计Q表保留该数据, （随机误差所致）当数据较少时舍去一个后，应补加一个数据。2 2）格鲁布斯格鲁布斯(Grubbs)(Grubbs)检验法检验法步骤步骤: :（1） 数据从小至大排列x1，x2 ， ，xn（2） 计算该组数据的平均值 和标准偏差S（3） 确定检验端：比较可疑数据与平均值之差 -x1 与 xn ，先检验差值大的一端（4） 计算： 讨论：由于格鲁布斯讨论：由于格鲁布斯(Grubbs)(Grubbs)检验法使用了所有数检验法使用了所有数据的平均值和标准偏差，故准确性比据的平均值和标准偏差，故准确性比Q Q检验法好。检验法好。 （3）查表（表），比较： 若F计F表，说明两组数据的精密度存在显著性差异 若F计F表，说明两组数据的精密度无显著性差异， 再用t检验法检验两组数据的准确度有无显著性差异。1.1.1.1. 检验法检验法检验法检验法（1）计算两个样本的方差计算两个样本的方差S S 2 2（2）计算计算值值：2.2.2.2. t t 检验法检验法检验法检验法 分析方法准确度的检验分析方法准确度的检验系统误差的判断系统误差的判断(1)(1)平均值与标准值平均值与标准值( ( ) )的比较的比较 a . a . 计算计算t 值值 b . 由要求的置信度和测定次数,查表得到: t t表 c . 比较t t计与t t表 ,若t t计 t t表 , 表示有显著性差异,存在系统误差,被检验方法需要改进。若t t计 t t表表 ,表示有显著性差异 t t计计 10 带状异常：异常长度带状异常：异常长度/异常宽度异常宽度=10-3 面状异常：异常长度面状异常：异常长度/异常宽度异常宽度=3-1 主要内容主要内容元素异常浓度特征元素异常浓度特征 异异常常浓浓度度特特征征是是指指形形成成异异常常的的指指标标在在异异常常区区域域范范围围内内的的数数值值特特征征，主主要要包包括括异异常常下下限限、异异常常特特征征值值、异异常常强强度度、异异常常衬衬度度、富富集集系系数数、异常浓度分带异常浓度分带等特征参数等特征参数。 异常下限异常下限 区区域域地地球球化化学学异异常常是是相相对对于于区区域域地地球球化化学学背背景景而而言言的的。区区域域地地球球化化学学背背景景不不是是一一个个确确定定的的含含量量值值，而而是是一一个个含含量量范范围围，将将背背景景含含量量范范围围的的最最大大值值称称为为背背景景上上限限，当当元元素素含含量量（或或其其他他指指标标数数据据）超超过过区区域域背背景上限时称其为异常，因此异常下限就等于背景上限。景上限时称其为异常，因此异常下限就等于背景上限。异常特征值异常特征值 异异常常特特征征值值是是异异常常区区域域内内数数据据的的描描绘绘统统计计参参数数量量，主主要要包包括括中中位位数数、算术平均值与标准离差或几何均值与几何标准离差。算术平均值与标准离差或几何均值与几何标准离差。 主要内容主要内容研究内容研究内容元素异常浓度特征元素异常浓度特征 变异系数变异系数 反映区域内数据的变化程度，区域内标准差反映区域内数据的变化程度，区域内标准差/平均值。平均值。 异常强度异常强度 异异常常含含量量的的高高低低或或异异常常含含量量超超过过背背景景值值的的程程度度。可可以以用用异常的峰值、平均值、衬度等表示。异常的峰值、平均值、衬度等表示。 异常元素分带特征异常元素分带特征 异异常常分分带带指指地地球球化化学学异异常常在在空空间间上上存存在在的的指指标标之之间间或或同同一指标在量值上有规律的演变的现象。一指标在量值上有规律的演变的现象。 元素异常浓度特征元素异常浓度特征 异常规模异常规模NAP 表征异常面积大小与强度的综合性参数。表征异常面积大小与强度的综合性参数。 浓度梯度浓度梯度 在地球化学分散晕中，元素含量（由高到低）对距离的在地球化学分散晕中，元素含量（由高到低）对距离的变化率变化率 异常衬度异常衬度 异常内元素平均含量与背景值之比异常内元素平均含量与背景值之比 富集系数富集系数 各种风化产物中元素含量与其在母岩中含量的比值。各种风化产物中元素含量与其在母岩中含量的比值。 异常浓度分带异常浓度分带 根根据据异异常常元元素素含含量量变变化化，在在空空间间上上划划分分的的若若干干连连续续的的浓浓度区间。度区间。 研究内容研究内容l异常内部结构分析异常内部结构分析 研究元素异常的内部结构，即异常的浓集度，浓集中心的相对位置和异常的密集程度分析等。异常内部结构（各浓度带异常形态的一致性）异常内部结构（各浓度带异常形态的一致性） 研研究究异异常常内内是是否否存存在在浓浓度度分分带带，是是多多个个浓浓集集还还是是单单个个浓浓集集带带，且且浓集带的规模形态是否一致等特点。浓集带的规模形态是否一致等特点。异常浓集中心数量及在异常内的相对位置异常浓集中心数量及在异常内的相对位置 浓浓集集中中心心指指异异常常含含量量相相对对富富集集的的部部位位，对对于于多多个个浓浓集集中中心心，确确定定其浓集中心数目和它们之间的相对位置。其浓集中心数目和它们之间的相对位置。异常梯级带特征（构造分析）异常梯级带特征（构造分析） 描描述述异异常常等等值值线线的的稀稀密密程程度度，可可确确定定不不同同地地质质单单元元的的分分界界线线或或构构造造的特征线。的特征线。异常组分分带及其原生特点异常组分分带及其原生特点 根根据据异异常常内内组组合合异异常常特特征征及及组组分分分分带带，可可判判断断矿矿与与成成矿矿异异常常、成成矿矿类类型型、可可能能的的成成矿矿期期次次、成成矿矿系系列列以以及及剥剥蚀蚀程程度度。组组分分分分带带清清楚楚，不不同同组组分分的的异异常常中中心心沿沿一一定定方方向向变变化化，而而且且相相隔隔的的距距离离较较大大，表表明明成成矿矿作作用用时时间间相相对对较较长长，可可能能是是有有利利于于不不同同期期次次成成矿矿元元素素富富集集的的指指示标志。示标志。 研究内容研究内容l元素叠加分析元素叠加分析 研研究究异异常常区区内内元元素素间间的的比比值值特特征征，确确定定成成矿矿元元素素元元素素的的迁移与富集成矿的印迹。迁移与富集成矿的印迹。 常量元素含量及比值常量元素含量及比值 Al/SiAl/Si、K/NaK/Na、Ca/SiCa/Si、Mg/FeMg/Fe异常区元素对比值异常区元素对比值 Cu/MoCu/Mo、Ag/MoAg/Mo、AgPbZnCd/WSnMoBiAgPbZnCd/WSnMoBi、AsSb/PbZnAsSb/PbZn、PbZn/MoWPbZn/MoW、Cd/ZnCd/Zn等等。元素的累加、累乘元素的累加、累乘 用用一一组组特特征征指指示示元元素素的的含含量量规规格格化化后后进进行行累累加加、累累乘乘，并并绘绘制制组组合合异常图。异常图。 研究内容研究内容l成矿地质背景地球化学分析成矿地质背景地球化学分析 通通过过地地球球化化学学元元素素异异常常、组组合合、处处理理信信息息及及空空间间特特征征的的分析，研究成矿的地质背景和地质作用等因素。分析，研究成矿的地质背景和地质作用等因素。地球化学地理景观地球化学地理景观 根根据据自自然然地地理理景景观观条条件件和和表表生生地地球球化化学学作作用用划划分分出出影影响响地地球球化化学学异异常常分布的各种景观区域。分布的各种景观区域。地质背景的地球化学分析地质背景的地球化学分析 研研究究地地质质背背景景的的地地球球化化学学响响应应和和特特征征，依依据据地地球球化化学学资资料料，对对异异常区内地质背景进行描述。常区内地质背景进行描述。岩性特征地球化学分析岩性特征地球化学分析 不不同同的的岩岩石石类类型型有有不不同同的的元元素素分分配配特特征征，依依据据这这一一特特点点，可可划划分分出出不不同的成岩元素序列。同的成岩元素序列。地层含矿性地层含矿性(或矿源层或矿源层) 的地球化学分析的地球化学分析 含含矿矿地地层层和和矿矿源源层层一一般般都都具具有有某某些些成成矿矿元元素素及及伴伴生生元元素素的的高高含含量量，可可根根据据已已知知含含矿矿层层或或矿矿源源层层异异常常元元素素组组合合及及特特征征，用用此此类类方方法法在在预预测测区推断地层（或层位）的含矿性或矿源层。区推断地层（或层位）的含矿性或矿源层。 研究内容研究内容l成矿地质背景地球化学分析成矿地质背景地球化学分析侵入岩类型的地球化学分析侵入岩类型的地球化学分析 根据不同侵入岩类具有不同的地球化学特征，推断侵入岩类型。根据不同侵入岩类具有不同的地球化学特征，推断侵入岩类型。 侵入岩特征及与成矿关系的地球化学分析侵入岩特征及与成矿关系的地球化学分析 某某些些与与成成矿矿有有关关的的侵侵入入岩岩含含有有一一些些特特征征元元素素，在在此此基基础础上上研研究究它它们们与与成矿的关联性。成矿的关联性。接触关系的地球化学分析接触关系的地球化学分析 某某些些岩岩体体与与围围岩岩的的接接触触带带上上某某些些元元素素分分布布出出现现明明显显的的差差异异（接接触触带带内内接触带和外接触带），据此可对接触带类型和关系进行分类。接触带和外接触带），据此可对接触带类型和关系进行分类。原岩主要元素成分的地球化学研究原岩主要元素成分的地球化学研究 通通过过元元素素演演化化规规律律可可推推断断原原岩岩成成分分，有有时时可可通通过过反反映映原原岩岩的的特特征征元元素素对对原原岩岩加加以以辨辨别别，如如桂桂东东粤粤西西受受变变质质前前寒寒武武系系岩岩系系的的对对比比就就是是通通过过特特征元素的研究进行的。征元素的研究进行的。研究内容研究内容l地质构造的地球化学研究地质构造的地球化学研究 通通过过研研究究元元素素或或元元素素组组合合的的地地球球化化学学空空间间特特征征，及及元元素素组组合合的的规规律律性性分分析析，描描述述地地球球化化学学推推断断地地质质构构造造，尤尤其其是是与与成成矿矿有有关关的的成成矿矿构构造。区域地质构造类型、构造特征（走向、延伸、规模）、构造岩性造。区域地质构造类型、构造特征（走向、延伸、规模）、构造岩性用于推断的地球化学标志用于推断的地球化学标志 指指用用以以推推断断某某些些地地质质要要素素某某些些特特征征时时所所采采用用的的地地球球化化学学依依据据，如如，地地球球化化学学元元素素异异常常组组合合、高高、底底背背景景分分布布特特征征、单单个个异异常常的的形形态态与与一一组组异常的排列及展布方向、范围等。异常的排列及展布方向、范围等。区区域域地地质质构构造造类类型型（如如陆陆块块区区地地质质构构造造、造造山山带带构构造造、矿矿带和矿田构造等）带和矿田构造等） 地地质质构构造造类类型型的的地地球球化化学学分分析析是是指指通通过过对对研研究究区区区区域域地地球球化化学学背背景景场场及及异异常常场场的的分分布布形形态态、展展布布方方向向等等特特征征的的分分析析，判判断断研研究究区区所所属属的的可可能区域地质构造类型。能区域地质构造类型。 研究内容研究内容l元素成矿特征分析元素成矿特征分析 原原岩岩主主要要元元素素成成分分、主主成成矿矿元元素素、伴伴生生元元素素、指指示示元元素素、成成矿矿地地球球化化学学特特征征（富富集集成成矿矿、及及成成矿矿部部位位的的地地球球化化学学分分析析）、区区内内已已知知矿矿床床的的地地球球化学特征化学特征 （区域地球化学模式）、元素异常与矿田（带）的关联度（区域地球化学模式）、元素异常与矿田（带）的关联度 成矿区带地球化学特征分析成矿区带地球化学特征分析 本本省省各各成成矿矿带带的的成成矿矿地地球球化化学学背背景景，区区域域异异常常与与成成矿矿区区带带的的关关联联性性，各各成成矿矿区区带带的的主主要要成成矿矿元元素素和和指指示示元元素素及及其其异异常常分分布布特特征征，建建立立识识别别各各类类成成矿矿区带的区域地球化学异常模式区带的区域地球化学异常模式矿田地球化学异常特征分析矿田地球化学异常特征分析 矿矿田田异异常常与与成成矿矿区区带带异异常常的的关关联联性性，富富集集成成矿矿部部位位的的地地球球化化学学分分析析，矿矿田田异异常常（成成矿矿和和指指示示元元素素）特特征征与与成成矿矿类类型型和和成成矿矿规规模模，表表生生地地球球化化学学对对异异常浓度、分布的影响，建立典型矿田地球化学识别模式常浓度、分布的影响，建立典型矿田地球化学识别模式已知矿床地球化学异常特征与建模已知矿床地球化学异常特征与建模 区区内内不不同同类类型型、不不同同规规模模、不不同同剥剥蚀蚀程程度度、不不同同景景观观区区已已知知矿矿床床的的地地球球化化学学异异常常特特征征，控控矿矿构构造造、控控矿矿岩岩体体和和控控矿矿地地层层的的地地球球化化学学标标志志，矿矿床床异异常常与区域异常的关联性等，建立典型矿床地球化学找矿模式与区域异常的关联性等，建立典型矿床地球化学找矿模式研究内容研究内容l资源潜力地球化学定量预测分析资源潜力地球化学定量预测分析 成成矿矿率率、预预测测深深度度 （资资源源潜潜力力预预测测方方法法）、预预测测资资源源量量、预预测测区区分分级级、潜潜力力评评价价（基基于于地地球球化化学学综综合合因因素素）、已已知知矿矿数数、推推测测矿矿床床数数、推推测矿床规模测矿床规模 地球化学找矿靶区圈定地球化学找矿靶区圈定 靶区主要找矿矿种和矿床类型，靶区分类靶区主要找矿矿种和矿床类型，靶区分类资源潜力定性、定量预测资源潜力定性、定量预测 成成矿矿率率分分析析、预预测测深深度度、预预测测资资源源量量、预预测测区区分分级级、已已知知矿矿床床数数、推推测测矿床数、推测矿床规模、基于地球化学综合信息的资源潜力评价。矿床数、推测矿床规模、基于地球化学综合信息的资源潜力评价。 研究内容研究内容